ES2909508T3 - Replenishment of liquid material to the membrane - Google Patents
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- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/06—Organic material
- B01D71/08—Polysaccharides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2321/00—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling
- B01D2321/28—Details relating to membrane cleaning, regeneration, sterilization or to the prevention of fouling by soaking or impregnating
Abstract
Un proceso para efectuar la separación de al menos un material operativo gaseoso filtrado permeado de un material de suministro gaseoso que se está suministrando a un espacio receptor de material de suministro gaseoso que está dispuesto en comunicación de transferencia de masa con un espacio receptor de permeado a través de una membrana, el material de suministro gaseoso que incluye un material operativo que define un material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto y la membrana (30) que incluye un gel, que comprende: - suministrar el material de suministro gaseoso al espacio receptor de material de suministro gaseoso y mientras se lleva a cabo el suministro del material de suministro gaseoso al espacio receptor de material de suministro gaseoso, efectuar la permeación de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto desde el espacio receptor de material de suministro gaseoso, a través de la membrana (30) y hacia el espacio receptor de permeado, donde la permeación de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto al espacio receptor de permeado efectúa la producción del material operativo del permeado gaseoso dispuesto y en donde la permeación se efectúa en respuesta a una diferencia en el potencial químico del material operativo, entre el espacio receptor del material de suministro gaseoso y el espacio receptor del permeado y en donde la permeación incluye transportar una fracción transportada por el portador del material operativo del material del suministro gaseoso dispuesto a través de la membrana (30), en donde la fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto está definida por al menos una fracción de al menos una fracción de separación del material operativo del material del suministro gaseoso dispuesto y mientras que la al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto está siendo transportada a través de la membrana (30) y hacia el espacio receptor de permeado y mientras que la al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto está siendo transportada a través de la membrana (30) y hacia el espacio receptor de permeado, la al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto está asociada con un material portador que se disuelve dentro de un material líquido que se dispone dentro del gel de membrana; y - efectuar el contacto de la membrana (30) con un material líquido de reposición, en donde el material líquido de reposición incluye un material portador del líquido de reposición dispuesto que se disuelve dentro del material líquido de reposición del material líquido dispuesto, en donde el material líquido de reposición del material líquido dispuesto del material líquido de reposición define el material líquido del material líquido de reposición y en donde el material líquido de reposición del material portador dispuesto que se disuelve dentro del material líquido de reposición del material líquido dispuesto define el material portador disuelto del material líquido de reposición, de modo que, en respuesta al contacto de la membrana (30) con el material líquido de reposición, al menos una fracción del material líquido de reposición se dispone dentro del gel de membrana; en donde la membrana (30) incluye un material polimérico y el material portador se compleja con el material polimérico o se quela con el mismo; en donde el material polimérico es quitosano; en donde el material operativo incluye al menos un compuesto operativo, incluyendo el al menos un compuesto operativo una olefina; en donde el material portador y el material portador dispuesto del material líquido de reposición son el mismo e incluyen al menos uno de iones de plata e iones de cobre; en donde el material líquido incluye agua; y en donde el material líquido de reposición incluye una solución acuosa.A process for effecting separation of at least one gaseous filtered permeate operating material from a gaseous supply material being supplied to a gaseous supply material receiving space that is disposed in mass transfer communication with a permeate receiving space through a membrane, the gaseous supply material including an operative material defining an operative material of the disposed gaseous supply material and the membrane (30) including a gel, comprising: - supplying the gaseous supply material to the receiving space of gaseous supply material and while carrying out the supply of the gaseous supply material to the gaseous supply material receiving space, effecting the permeation of at least a separation fraction of the operative material of the gaseous supply material disposed from the receiving space of gaseous supply material, through the membrane (30) and into the permeate receiving space, wherein the permeation of at least a separation fraction of the working material from the disposed gaseous supply material into the permeate receiving space effects the production of the working material from the disposed gaseous permeate and wherein the permeation is effected in response to a difference in the chemical potential of the working material, between the gaseous supply material receiving space and the permeate receiving space and wherein permeation includes transporting a fraction carried by the working material carrier of the gaseous supply material disposed through the membrane (30), wherein the fraction carried by the carrier of the operative material of the disposed gaseous supply material is defined by at least a fraction of at least one separation fraction of the operative material from the disposed gaseous supply material and while the at least a fraction carried by the carrier of the operational material of the disposed gaseous supply material is being transported through the membrane (30) and into the permeate receiving space and while the at least a fraction carried by the carrier of the operational material of the disposed gaseous supply material is being transported. transported through the membrane (30) and into the permeate receiving space, the at least a portion carried by the carrier material of the disposed gaseous supply material is associated with a carrier material that dissolves within a liquid material that is disposed within the membrane gel; and - contacting the membrane (30) with a liquid replenishment material, wherein the liquid replenishment material includes a disposed liquid replenishment carrier material that dissolves within the liquid replenishment material of the disposed liquid material, wherein the liquid replenishment material of the disposed liquid material of the liquid replenishment material defines the liquid material of the liquid replenishment material and wherein the liquid replenishment material of the disposed carrier material that dissolves within the liquid replenishment material of the disposed liquid material defines the carrier material dissolved from the liquid replacement material, such that, in response to contact of the membrane (30) with the liquid replacement material, at least a fraction of the liquid replacement material is disposed within the membrane gel; wherein the membrane (30) includes a polymeric material and the carrier material is complexed with or chelated with the polymeric material; wherein the polymeric material is chitosan; wherein the operative material includes at least one operative compound, the at least one operative compound including an olefin; wherein the carrier material and the disposed carrier material of the liquid replacement material are the same and include at least one of silver ions and copper ions; wherein the liquid material includes water; and wherein the liquid replenishment material includes an aqueous solution.
Description
DESCRIPCIONDESCRIPTION
Reposición de material líquido a la membranaReplenishment of liquid material to the membrane
Campo de la invenciónfield of invention
Esta se relaciona con la mejora del rendimiento de los procesos de permeación.This is related to improving the performance of permeation processes.
Antecedentes de la invenciónBackground of the invention
La separación basada en membranas ha demostrado ser una tecnología eficiente para las separaciones gaseosas. Algunos de los mecanismos para facilitar la permeación selectiva del material a través de la membrana implican la unión con un portador que se disuelve dentro de una solución dispuesta dentro de la matriz polimérica de la membrana. Este portador forma un complejo reversible con al menos un componente de una mezcla determinada y, por lo tanto, permite un mejor portador a través de la membrana. Durante el funcionamiento, el medio líquido dentro de la matriz polimérica de la membrana se agota, lo que afecta el rendimiento de la separación de la membrana.Membrane-based separation has proven to be an efficient technology for gas separations. Some of the mechanisms to facilitate the selective permeation of the material through the membrane involve binding with a carrier that dissolves within a solution disposed within the polymeric matrix of the membrane. This carrier forms a reversible complex with at least one component of a given mixture and thus allows better carrier across the membrane. During operation, the liquid medium within the polymer matrix of the membrane is depleted, which affects the separation performance of the membrane.
El documento US 2004/0215045 A1 se refiere a la separación de parafinas de olefinas utilizando membranas semipermeables, deseablemente membranas de polisacáridos, particularmente membranas de quitosano. En una realización, las alfa olefinas y particularmente el etileno o el propileno o sus mezclas, se separan de las parafinas. El documento EP 0458 598 A2 se refiere a membranas líquidas facilitadas y su uso para la separación selectiva de componentes de corrientes de gas y al uso de líquidos de carbonato de alquilo transportados por un miembro de soporte poroso para separaciones de gas olefinas. El documento EP 0 458 598 A2 también proporciona un proceso para la separación selectiva de al menos un gas de una corriente de alimentación. Dicho proceso se puede utilizar en la fabricación o recuperación, donde se busca la separación de olefinas de otros gases.US 2004/0215045 A1 relates to the separation of paraffins from olefins using semi-permeable membranes, desirably polysaccharide membranes, particularly chitosan membranes. In one embodiment, alpha olefins, and particularly ethylene or propylene or mixtures thereof, are separated from paraffins. EP 0458 598 A2 relates to facilitated liquid membranes and their use for the selective separation of components from gas streams and the use of alkyl carbonate liquids carried by a porous support member for olefin gas separations. EP 0 458 598 A2 also provides a process for the selective separation of at least one gas from a feed stream. Said process can be used in the manufacture or recovery, where the separation of olefins from other gases is sought.
El documento GB 1431 946 A se refiere a la separación de hidrocarburos alifáticamente insaturados de mezclas que contienen los hidrocarburos a separar junto con otros materiales.GB 1431 946 A relates to the separation of aliphatically unsaturated hydrocarbons from mixtures containing the hydrocarbons to be separated together with other materials.
Breve descripción de la invenciónBrief description of the invention
La invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.The invention is defined by the appended claims.
Breve descripción de las figurasBrief description of the figures
Las realizaciones preferidas se describirán ahora con los siguientes dibujos adjuntos:Preferred embodiments will now be described with the following accompanying drawings:
la Figura 1 es una ilustración esquemática de una realización de un sistema en donde se practica una realización del proceso; yFigure 1 is a schematic illustration of one embodiment of a system where one embodiment of the process is practised; Y
La Figura 2 es una ilustración de la asociación efectuada en respuesta al contacto de una olefina (etileno) y un material portador (ión de plata).Figure 2 is an illustration of the association effected in response to contact of an olefin (ethylene) and a carrier material (silver ion).
Descripción de las realizaciones de la invenciónDescription of embodiments of the invention
A menos que se indique lo contrario, como en los ejemplos, todas las cantidades y números utilizados en esta memoria descriptiva deben interpretarse como modificados por el término "aproximadamente". Asimismo, todos los compuestos o elementos identificados en esta memoria descriptiva, a menos que se indique lo contrario, pretenden ser no limitativos y representativos de otros compuestos o elementos generalmente considerados por los expertos en la técnica como pertenecientes a la misma familia de compuestos o elementos.Unless otherwise indicated, as in the examples, all amounts and numbers used in this specification should be interpreted as modified by the term "approximately". Likewise, all compounds or elements identified in this specification, unless otherwise indicated, are intended to be non-limiting and representative of other compounds or elements generally considered by those skilled in the art to belong to the same family of compounds or elements. .
El término "asociado" y sus variaciones gramaticales incluyen cualquier tipo de interacción, incluidos los enlaces químicos (por ejemplo, enlaces covalentes, iónicos y de hidrógeno) y/o fuerzas de Van der Waals y/o interacciones polares y no polares a través de otras restricciones físicas proporcionadas por la estructura molecular y las interacciones a través de la mezcla física.The term "associated" and its grammatical variations include any type of interaction, including chemical bonds (for example, covalent, ionic, and hydrogen bonds) and/or Van der Waals forces and/or polar and nonpolar interactions through other physical constraints provided by molecular structure and interactions through physical mixing.
En un aspecto, se proporciona un proceso para efectuar la separación de al menos un material operativo dispuesto por permeado gaseoso de un material de suministro gaseoso que se está suministrando a un espacio receptor de material de suministro gaseoso 10 que está dispuesto en comunicación de transferencia de masa con un receptor de espacio de permeado 20 a través de una membrana 30. El material de suministro gaseoso incluye un material operativo que incluye al menos un compuesto operativo, incluyendo el al menos un compuesto operativo una olefina. El material operativo define un material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto. La membrana incluye un gel (un “gel de membrana”). El proceso incluye suministrar el material de suministro gaseoso al espacio receptor de material de suministro gaseoso 10 y, mientras se realiza el suministro del material de suministro gaseoso al espacio receptor de material de suministro gaseoso 10, efectuar la transportación (o permeación) de al menos una fracción del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto (en lo sucesivo, dicha fracción se denominará “fracción de separación”) desde el espacio receptor de material de suministro gaseoso 10, a través de la membrana 30 y al espacio receptor de permeado 20. La transferencia (o “permeación”) de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto al permeado que recibe el espacio efectúa la producción del material operativo gaseoso permeado dispuesto. La transferencia (o “permeación”) se efectúa en respuesta a una diferencia en el potencial químico del material operativo, entre el espacio receptor del material de suministro gaseoso y el espacio receptor del permeado. A este respecto, mientras se efectúa la transportación (o “permeación”), el potencial químico del material operativo dispuesto en el espacio receptor del material de suministro gaseoso (es decir, el material operativo gaseoso que recibe el material operativo dispuesto en el espacio) es mayor que el potencial químico del material operativo dispuesto dentro del espacio receptor de permeado (es decir, el material operativo dispuesto en el espacio receptor de permeado). En algunas realizaciones, por ejemplo, el potencial químico se define por la presión parcial, de modo que la transferencia (o “permeación”) se efectúa en respuesta a una diferencia en la presión parcial del material operativo, entre el espacio receptor del material de suministro gaseoso y el espacio receptor de permeado. A este respecto, mientras se realiza la transportación (o “permeación”), la presión parcial del material operativo dispuesto en el espacio receptor de material de suministro gaseoso (es decir, el material operativo dispuesto en el espacio receptor de material de suministro gaseoso) es mayor que la presión parcial la presión del material operativo dispuesto dentro del espacio receptor de permeado (es decir, el material operativo dispuesto en el espacio receptor de permeado).In one aspect, a process is provided for effecting separation of at least one gaseous permeate disposed operative material from a gaseous supply material being supplied to a gaseous supply material receiving space 10 that is disposed in energy transfer communication. mass with a permeate space receiver 20 through a membrane 30. The gaseous feedstock includes an operative material that includes at least one operative compound, the at least one operative compound including an olefin. The operative material defines an operative material of the disposed gaseous supply material. The membrane includes a gel (a "membrane gel"). The process includes supplying the gaseous supply material to the gaseous supply material receiving space 10 and, while supplying the gaseous supply material to the supply material receiving space gaseous supply material 10, effecting the transportation (or permeation) of at least a fraction of the working material of the disposed gaseous supply material (hereinafter, said fraction will be referred to as "separation fraction") from the gaseous supply material receiving space 10, through membrane 30 and into the permeate receiving space 20. The transfer (or "permeation") of at least a fraction of working material separation from disposed gaseous supply material to the permeate receiving space effects production of working material disposed permeate gas. The transfer (or "permeation") is effected in response to a difference in the chemical potential of the working material, between the receiving space of the gaseous supply material and the receiving space of the permeate. In this regard, while the transportation (or "permeation") is effected, the chemical potential of the operative material disposed in the receiving space of the gaseous supply material (i.e., the gaseous operative material receiving the operative material disposed in the space) is greater than the chemical potential of the working material disposed within the permeate receiving space (ie, the working material disposed in the permeate receiving space). In some embodiments, for example, the chemical potential is defined by the partial pressure, so that the transfer (or "permeation") is effected in response to a difference in the partial pressure of the working material, between the receiving space of the material of gaseous supply and permeate receiving space. In this regard, while conveying (or "permeation") is performed, the partial pressure of the working material disposed in the gaseous supply material receiving space (i.e., the working material disposed in the gaseous supply material receiving space) greater than the partial pressure is the pressure of the working material disposed within the permeate receiving space (ie, the working material disposed in the permeate receiving space).
La realización de la transferencia (o “permeación”) de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto al espacio receptor de permeado 20, incluye efectuar el contacto o la interacción entre al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso: material operativo dispuesto y un material portador que incluye al menos uno de iones de plata e iones de cobre y que se disuelve dentro de un material líquido que incluye agua, la cual se dispone dentro del gel de membrana, para efectuar la asociación entre al menos una fracción transportada por un portador y el material portador. La al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto se define por al menos una fracción de la al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto. Una fracción del material operativo del material derivado se deriva del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto y el material operativo del material derivado incluye al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto y dicha al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto se dispone como una fracción del material operativo del material derivado dentro de la membrana 30. Se cree que, en algunas realizaciones, en respuesta al contacto de, o interacción entre, al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto y un material portador, se efectúa una reacción química reversible entre al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto y el material portador, para efectuar la producción del material operativo del material derivado. En dichas realizaciones donde el material operativo incluye una olefina y el material portador incluye un ion de plata disuelto en una solución acuosa que se incluye con el gel de membrana, se efectúa un proceso reactivo tal, que la olefina se modifica químicamente al unirse con el ion de plata a través de n-complejación. Carrying out the transfer (or "permeation") of at least a fraction of the operative material separating from the disposed gaseous supply material to the permeate receiving space 20, includes effecting contact or interaction between at least one fraction carried by the carrier of the operating material of the gaseous supply material: arranged operating material and a carrier material that includes at least one of silver ions and copper ions and that dissolves within a liquid material that includes water, which is disposed within the gel of membrane, to effect association between at least a fraction carried by a carrier and the carrier material. The at least one fraction carried by the carrier of the working material from the disposed gaseous supply material is defined by at least one fraction of the at least one separation fraction of the working material from the disposed gaseous supply material. A fraction of the operative material of the derived material is derived from the operative material of the disposed gaseous supply material and the operative material of the derived material includes at least a fraction carried by the carrier of the operative material of the disposed gaseous supply material and said at least one fraction transported by the operative material carrier of the disposed gaseous supply material is disposed as a fraction of the operative material of the derived material within the membrane 30. It is believed that, in some embodiments, in response to contact of, or interaction between, at least an operating material separation fraction of the disposed gaseous supply material and a carrier material, a reversible chemical reaction is effected between at least one operating material separation fraction of the disposed gaseous supply material and the carrier material, to effect production of the drift material operating material do. In said embodiments where the operating material includes an olefin and the carrier material includes a silver ion dissolved in an aqueous solution that is included with the membrane gel, a reactive process is carried out such that the olefin is chemically modified by joining with the silver ion via n-complexation.
Debido a la diferencia en el potencial químico del material operativo, entre el espacio receptor del material de suministro gaseoso y el espacio receptor del permeado, la concentración de al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto dentro de esa porción de la membrana próxima al espacio receptor del material de suministro gaseoso 10, es mayor que la concentración de al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto dentro de esa porción de la membrana próxima al espacio receptor del permeado 20 y, por lo tanto, ejerce una fuerza motriz para el portador.Due to the difference in the chemical potential of the working material, between the gaseous supply material receiving space and the permeate receiving space, the concentration of at least a fraction carried by the working material carrier of the gaseous supply material disposed within that portion of the membrane proximate to the receiving space of the gaseous supply material 10, is greater than the concentration of at least a fraction carried by the carrier of the operative material of the gaseous supply material disposed within that portion of the membrane proximate to the receiving space of permeate 20 and thus exerts a driving force for the carrier.
Mientras que al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto (como se define por al menos una fracción de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto) se transporta a través de la membrana 30 y hacia el espacio receptor de permeado 20 y durante al menos una fracción (o al menos una parte) la transportación de al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto a través de la membrana 30 y hacia el espacio receptor de permeado 20, la al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto está asociada con el material del portador. En algunas realizaciones, por ejemplo, la asociación es una de enlace químico. A este respecto, en dichas realizaciones donde el material operativo incluye una olefina y el material portador incluye un ion de plata disuelto en una solución acuosa que se incluye con el gel de membrana, la asociación entre al menos una fracción transportada por el portador de la olefina y el ion de plata es uno de los enlaces químicos a través de la n-complejación.Whereas at least a fraction carried by the carrier of the disposed gaseous supply material operative material (as defined by at least a fraction of at least one separation fraction of the disposed gaseous supply material operative material) is transported through the membrane 30 and into the permeate receiving space 20 and during at least a fraction (or at least a part) the transportation of at least a fraction carried by the carrier of the operative material of the gaseous supply material disposed through the membrane 30 and towards the permeate receiving space 20, the at least a portion carried by the carrier of the operative material of the disposed gaseous supply material is associated with the carrier material. In some embodiments, for example, the association is one of chemical bonding. In this regard, in such embodiments where the operative material includes an olefin and the carrier material includes a silver ion dissolved in an aqueous solution that is included with the membrane gel, the association between at least one fraction carried by the carrier of the olefin and silver ion is one of the chemical bonds through n-complexation.
Se cree que, en algunas realizaciones, el portador de al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto a través de la membrana 30 y hacia el espacio receptor de permeado 20 incluye el que se efectúa mediante el portador de un material operativo del material derivado a través de la membrana 30 y hacia el espacio receptor de permeado 20. El material operativo del material derivado se produce poniendo en contacto al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto con el material portador. A este respecto, en algunas realizaciones, el portador del material operativo del material derivado a través de la membrana 30 y hacia el espacio receptor de permeado 20 se ve facilitado por la movilidad del material operativo del material derivado dentro de la membrana 30. En algunas de estas realizaciones, por ejemplo, el portador del material operativo del material derivado a través de la membrana 30 y hacia el espacio receptor de permeado 20 se ve facilitado por la movilidad del material operativo del material derivado dentro del material líquido del gel de membrana.It is believed that, in some embodiments, the carrier of at least a fraction carried by the carrier of the working material of the gaseous supply material disposed through the membrane 30 and into the permeate receiving space 20 includes that effected by the carrier. of an operating material of the derived material through the membrane 30 and into the permeate receiving space 20. The operating material of the derived material is produced by contacting at least a fraction carried by the carrier of the operating material of the disposed gaseous supply material. with the carrier material. In this regard, in some embodiments, the carrier of the operative material of the derived material through the membrane 30 and into the permeate receiving space 20 is facilitated by the mobility of the operative material of the derived material within the membrane 30. In some of these embodiments, for example, The carrying of the operative material of the derived material through the membrane 30 and into the permeate receiving space 20 is facilitated by the mobility of the operative material of the derived material within the liquid material of the membrane gel.
También se cree que, en algunas realizaciones, el portador de al menos una fracción transportada por un portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto a través de la membrana 30 y hacia el espacio receptor de permeado 20 incluye el que se efectúa mediante el “salto” de al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto desde la asociación con un material portador al siguiente hasta alcanzar el espacio receptor de permeado 20.It is also believed that, in some embodiments, the carrier of at least a fraction carried by a carrier of the operative material of the gaseous supply material disposed through the membrane 30 and into the permeate receiving space 20 includes that effected by the "jumping" of at least a fraction carried by the carrier of the operative material of the disposed gaseous supply material from association with one carrier material to the next until reaching the permeate receiving space 20.
También se cree que, en algunas realizaciones, el portador de al menos una fracción transportada por un portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto a través de la membrana 30 y hacia el espacio receptor de permeado 20, incluye el efectuado por una combinación de ambos mecanismos de portador descritos anteriormente. It is also believed that, in some embodiments, the carrier of at least a fraction carried by a carrier of the operative material of the gaseous supply material disposed through the membrane 30 and into the permeate receiving space 20, includes that effected by a combination of both carrier mechanisms described above.
En algunas realizaciones, por ejemplo, mientras se lleva a cabo la transferencia (o “permeación”) de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto al espacio receptor de permeado 20, se descarga un residuo de material operativo gaseoso agotado desde el espacio receptor del material de suministro gaseoso. La concentración molar del material operativo dentro del material de suministro gaseoso, que se está suministrando, es mayor que la concentración molar del material operativo dentro del residuo de material operativo gaseoso agotado, que se está descargando.In some embodiments, for example, while the transfer (or "permeation") of at least a fraction of the working material separation from the disposed gaseous supply material to the permeate receiving space 20 is being carried out, a working material residue is discharged. exhausted gaseous from the gaseous supply material receiving space. The molar concentration of the working material within the gaseous feedstock being supplied is greater than the molar concentration of the working material within the spent gaseous working material residue being discharged.
En algunas realizaciones, por ejemplo, mientras se lleva a cabo la transferencia (o “permeación”) de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto en el espacio receptor de permeado 20, un residuo de material operativo gaseoso agotado es descargado del espacio receptor de material de suministro gaseoso y, un producto gaseoso permeado, incluyendo el material operativo del permeado gaseoso dispuesto, se descarga del espacio receptor de permeado. La concentración molar del material operativo dentro del material de suministro gaseoso, que se está suministrando, es mayor que la concentración molar del material operativo dentro del residuo de material operativo gaseoso agotado, que se está descargando. La concentración molar del material operativo dentro del producto de permeado gaseoso, que se está descargando, es mayor que la concentración molar del material operativo dentro del material de suministro gaseoso, que se está suministrando.In some embodiments, for example, while carrying out the transfer (or "permeation") of at least a fraction of the working material separation from the gaseous supply material disposed in the permeate receiving space 20, a residue of gaseous working material exhausted is discharged from the gaseous supply material receiving space, and a gaseous permeate including the disposed gaseous permeate working material is discharged from the permeate receiving space. The molar concentration of the working material within the gaseous feedstock being supplied is greater than the molar concentration of the working material within the spent gaseous working material residue being discharged. The molar concentration of the working material within the gaseous permeate product, which is being discharged, is greater than the molar concentration of the working material within the gaseous feedstock, which is being supplied.
El proceso incluye además poner en contacto la membrana 30 con un material líquido de reposición que incluye una solución acuosa. El material líquido de reposición incluye un material portador dispuesto de material líquido de reposición que es el mismo que el material portador y que se disuelve dentro del material líquido dispuesto de material líquido de reposición. El material líquido de reposición del material líquido dispuesto del material líquido de reposición define el material líquido del material líquido de reposición. El material portador dispuesto de material líquido de reposición que se disuelve dentro del material líquido dispuesto de material líquido de reposición define el material portador disuelto del material líquido de reposición. En respuesta al contacto de la membrana con el material líquido de reposición, al menos una fracción del material líquido de reposición se dispone dentro de la membrana. Además, en este sentido, cualquier material líquido que se haya agotado, durante la transportación de al menos una fracción del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto, se repone al menos parcialmente en virtud de efectuar la disposición del material líquido de reposición (que incluye el material líquido) dentro de la membrana. En algunas realizaciones, por ejemplo, el material líquido, dentro de la membrana, se agota durante la transportación de al menos una fracción del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto y el contacto de la membrana con el material líquido de reposición produce al menos una reposición parcial del material líquido dentro del gel de membrana.The process further includes contacting the membrane 30 with a liquid replenishment material including an aqueous solution. The liquid replenishment material includes a disposed carrier material of liquid replenishment material that is the same as the carrier material and is dissolved within the disposed liquid material of replenishment liquid material. The replenishment liquid material of the disposed replenishment liquid material of the replenishment liquid material defines the liquid material of the replenishment liquid material. The disposed carrier material of liquid replenishment material that dissolves within the disposed liquid material of replenishment liquid material defines the dissolved carrier material of the liquid replenishment material. In response to contact of the membrane with the liquid replacement material, at least a fraction of the liquid replacement material is disposed within the membrane. Furthermore, in this sense, any liquid material that has been depleted, during the transportation of at least a fraction of the operational material of the disposed gaseous supply material, is at least partially replenished by virtue of effecting the disposition of the replenishing liquid material (which includes the liquid material) within the membrane. In some embodiments, for example, the liquid material, within the membrane, is depleted during transportation of at least a fraction of the working material of the disposed gaseous supply material and contact of the membrane with the liquid makeup material produces at least a partial replenishment of the liquid material within the membrane gel.
Tal reposición es deseable ya que el material líquido se agota debido a la transferencia de masa desde la membrana 30 hacia el espacio receptor de material de suministro gaseoso 10 y el espacio receptor de permeado 20. La velocidad y el alcance del agotamiento del material líquido depende de las condiciones operativas, tales como temperaturas y presiones, tasa de flujo de material a través del espacio receptor de material de suministro gaseoso y tasa de descarga del producto permeado desde el espacio receptor de permeado y también en el contenido de agua dentro de cada uno de los espacios receptores de material de suministro gaseoso y el espacio receptor de permeado. Mantener una concentración mínima de material líquido dentro de la membrana ayuda a efectuar una separación y permeación continuas ya que se facilita una movilidad deseable del material operativo del material derivado, mientras se mantiene una integridad estructural deseable de la membrana. El agotamiento completo del material líquido puede provocar tensiones desiguales, fracturas o perforaciones que comprometerían el rendimiento. Al incluir material portador dentro del material líquido de reposición, se mitiga el desprendimiento del material portador de la membrana, durante el contacto de la membrana con el material líquido de reposición.Such replenishment is desirable as liquid material is depleted due to mass transfer from membrane 30 into gaseous supply material receiving space 10 and permeate receiving space 20. The rate and extent of liquid material depletion depends on on operating conditions, such as temperatures and pressures, rate of material flow through the gaseous supply material receiving space, and discharge rate of permeate from the permeate receiving space, and also on the water content within each of the gaseous supply material receiving spaces and the permeate receiving space. Maintaining a minimum concentration of liquid material within the membrane helps effect continuous separation and permeation by facilitating desirable mobility of the working material from the derived material, while maintaining desirable structural integrity of the membrane. Complete depletion of liquid material can cause uneven stresses, fractures, or punctures that will compromise performance. By including carrier material within the liquid replenishment material, shedding of the carrier material from the membrane during contact of the membrane with the liquid replenishment material is mitigated.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el contacto de la membrana con un material líquido de reposición que incluye una solución acuosa se realiza después de que al menos una fracción del material líquido, que se dispone dentro del gel de membrana, se agota. En algunas realizaciones, por ejemplo, la puesta en contacto de la membrana con un material líquido de reposición que incluye una solución acuosa se realiza en respuesta a la detección de que al menos una fracción del material líquido, que se dispone dentro del gel de la membrana, se agota.In some embodiments, for example, contacting the membrane with a replenishing liquid material including an aqueous solution is done after at least a fraction of the liquid material, disposed within the membrane gel, is depleted. In some embodiments, for example, contacting the membrane with a liquid makeup material including an aqueous solution is done in response to detection that at least a fraction of the liquid material, which is disposed within the gel of the membrane, is depleted.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el contacto del material líquido de reposición se efectúa a intervalos de tiempo predeterminados determinados por varios factores, donde el impacto anticipado de esos factores está determinado por datos experimentales. Estos factores incluyen el volumen de gas que pasa a través de la membrana, la temperatura de operación, el diferencial de presión, el espesor de la membrana de quitosano, la molaridad de la solución de hidratación, las características del sustrato, etc. (algunos de estos, por supuesto, dependen unos de otros). Los experimentos habrían revelado el tiempo de inicio de los cambios en la permeabilidad de la membrana, la selectividad de la membrana o ambos, en una combinación dada de condiciones operativas y composición de la membrana, debido a la deshidratación de la misma. El material líquido se repone a intervalos apropiados para mantener un rendimiento constante y/o proteger la integridad de la membrana.In some embodiments, for example, the contacting of the liquid make-up material is effected at timed intervals. defaults determined by various factors, where the anticipated impact of those factors is determined by experimental data. These factors include the volume of gas passing through the membrane, the operating temperature, the pressure differential, the thickness of the chitosan membrane, the molarity of the hydration solution, the characteristics of the substrate, etc. (some of these, of course, depend on each other). The experiments would have revealed the time of onset of changes in membrane permeability, membrane selectivity, or both, under a given combination of operating conditions and membrane composition, due to membrane dehydration. Liquid material is replenished at appropriate intervals to maintain constant performance and/or protect membrane integrity.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el contacto de la membrana con un material líquido de reposición que incluye una solución acuosa se realiza mientras se efectúa el suministro del material de suministro gaseoso al espacio receptor del material de suministro gaseoso. En algunas de estas realizaciones, el contacto de la membrana con un material líquido de reposición que incluye una solución acuosa es periódico, de modo que la concentración mínima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se suministra durante al menos uno de los períodos es mayor que la concentración máxima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se está suministrando durante al menos otro de los períodos. En algunas realizaciones, por ejemplo, la concentración mínima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se suministra durante al menos uno de los períodos es mayor que la concentración máxima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se suministra durante al menos otro de los periodos por un múltiplo de entre 1,05 y 2,0. En algunas implementaciones, es deseable que se suministre un material líquido de reposición que incluya una solución acuosa, que esté más diluida en el material portador disuelto, durante al menos uno de los períodos para promover la disolución de cualquier material portador que pueda haber precipitado sobre la membrana 30 durante el proceso.In some embodiments, for example, contacting the membrane with a liquid make-up material including an aqueous solution is made while supplying the gaseous supply material to the gaseous supply material receiving space. In some of these embodiments, contact of the membrane with a liquid replenishment material including an aqueous solution is periodic such that the minimum concentration of dissolved carrier material within the liquid replenishment material that is supplied during at least one of the periods is greater than the maximum concentration of dissolved carrier material within the liquid make-up material being supplied during at least one other of the periods. In some embodiments, for example, the minimum concentration of dissolved carrier material within the liquid replenishment material that is delivered during at least one of the periods is greater than the maximum concentration of dissolved carrier material within the liquid replenishment material that is delivered during at least one other of the periods by a multiple of between 1.05 and 2.0. In some implementations, it is desirable that a liquid make-up material including an aqueous solution, which is more dilute in the dissolved carrier material, be supplied during at least one of the periods to promote dissolution of any carrier material that may have precipitated on. the membrane 30 during the process.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el contacto de la membrana con un material líquido de reposición que incluye una solución acuosa se realiza después de suspender el suministro del material de suministro gaseoso al espacio receptor del material de suministro gaseoso. En algunas de estas realizaciones, por ejemplo, el proceso incluye además suspender la puesta en contacto de la membrana con un material líquido de reposición que incluye una solución acuosa de manera que se completa un primer intervalo de tiempo de reposición líquido. Después de suspender la puesta en contacto de la membrana con un material líquido de reposición que incluye una solución acuosa, la reanudación del suministro del material de suministro gaseoso al espacio receptor del material de suministro gaseoso se efectúa de tal manera que, mientras se reanuda el suministro del material gaseoso se está efectuando el suministro de material al espacio receptor del material de suministro gaseoso, se efectúa la permeación de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto desde el espacio receptor del material de suministro gaseoso, a través de la membrana y hacia el espacio receptor del permeado. Posteriormente, se suspende el suministro reanudado del material de suministro gaseoso al espacio receptor de material de suministro gaseoso. Después de suspender el suministro reanudado del material de suministro gaseoso al espacio receptor del material de suministro gaseoso, la reanudación del contacto de la membrana con un material líquido de reposición que incluye una solución acuosa se efectúa de tal manera que se produce un segundo intervalo de tiempo de reposición de líquido, durante el cual se efectúa el contacto de la membrana con un material líquido de reposición que incluye una solución acuosa. En algunas de estas realizaciones, por ejemplo, la concentración mínima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se suministra durante uno de los intervalos de tiempo de reposición líquida primero y segundo es mayor que la concentración máxima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se está suministrando durante los otros intervalos de tiempo de reposición de líquido primero y segundo. En algunas realizaciones, por ejemplo, la concentración mínima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se suministra durante uno de los intervalos de tiempo de reposición de líquido primero y segundo es mayor que la concentración máxima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se suministra durante el otro de los intervalos de tiempo de reposición de líquido primero y segundo, por un múltiplo de entre 1,05 y 2,0. En algunas implementaciones, es deseable que se suministre un material líquido de reposición que incluya una solución acuosa, que esté más diluida en el material portador disuelto, durante uno de los intervalos de tiempo de reposición líquida para promover la disolución de cualquier material portador que pueda haber precipitado sobre la membrana 30 durante el proceso.In some embodiments, for example, contacting the membrane with a liquid make-up material including an aqueous solution is made after the supply of the gaseous supply material to the gaseous supply material receiving space is discontinued. In some of these embodiments, for example, the process further includes suspending the contacting of the membrane with a liquid replenishment material including an aqueous solution such that a first liquid replenishment time interval is completed. After discontinuing contacting of the membrane with a liquid makeup material including an aqueous solution, resumption of the supply of the gaseous supply material to the gaseous supply material receiving space is effected in such a manner that, while resuming the supply of the gaseous material the supply of material to the receiving space of the gaseous supply material is being effected, permeation of at least a separation fraction of the operating material of the gaseous supply material disposed from the receiving space of the gaseous supply material is effected, across the membrane and into the permeate receptor space. Subsequently, the resumed supply of the gaseous supply material to the gaseous supply material receiving space is suspended. After resuming the supply of gaseous supply material to the gaseous supply material receiving space, resumption of contact of the membrane with a liquid makeup material including an aqueous solution is effected such that a second interval of liquid replenishment time, during which the membrane is contacted with a liquid replenishment material including an aqueous solution. In some of these embodiments, for example, the minimum concentration of dissolved carrier material within the liquid make-up material that is delivered during one of the first and second liquid make-up time intervals is greater than the maximum concentration of dissolved carrier material within the liquid make-up material. liquid make-up material being supplied during the other first and second liquid make-up time slots. In some embodiments, for example, the minimum concentration of dissolved carrier material within the liquid makeup material that is delivered during one of the first and second liquid makeup time intervals is greater than the maximum concentration of dissolved carrier material within the material. make-up fluid that is supplied during the other of the first and second fluid make-up time intervals, by a multiple of 1.05 to 2.0. In some implementations, it is desirable that a liquid replenishment material including an aqueous solution, which is more diluted in the dissolved carrier material, be supplied during one of the liquid replenishment time intervals to promote dissolution of any carrier material that may be present. have precipitated on the membrane 30 during the process.
En un ejemplo, en otro aspecto, se proporciona un proceso para efectuar la separación de al menos un material operativo gaseoso filtrado de un material de suministro gaseoso que se está suministrando a un espacio receptor de material de suministro gaseoso que está dispuesto en comunicación de transferencia de masa con un espacio receptor de permeado, a través de una membrana. El material de suministro gaseoso incluye un material operativo que define un material operativo dispuesto de material de suministro gaseoso. La membrana incluye un gel. El proceso incluye, mientras se suministra el material de suministro gaseoso al espacio receptor del material de suministro gaseoso y se efectúa la permeación de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto desde el espacio receptor del material de suministro gaseoso, a través de la membrana y al interior del espacio receptor de permeado, en donde la permeación de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto al espacio receptor de permeado efectúa la producción del material operativo del permeado gaseoso dispuesto y en donde la permeación se efectúa en respuesta a un diferencial en potencial químico del material operativo, como entre el espacio receptor de material de suministro gaseoso y el espacio receptor de permeado, en donde el efectuar la permeación de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto al espacio receptor de permeado incluye al menos uno de iones de plata e iones de cobre y que se disuelven dentro de un material líquido que se dispone dentro del gel de membrana, para efectuar la asociación entre la fracción transportada por el portador y el material del portador. La al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto se define por al menos una fracción de la al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto. Mientras que al menos una fracción transportada por el portador del material operativo gaseoso de suministro del material operativo (definido por al menos una fracción de al menos una fracción de separación del material operativo gaseoso de suministro del material operativo) se transporta a través de la membrana y hacia el espacio receptor de permeado y durante al menos una fracción de (o al menos parte de) el portador, de al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto a través de la membrana y hacia el espacio receptor de permeado, la al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto se asocia con el material portador, periódicamente, efectuando el contacto de la membrana con un material líquido de reposición que incluye una solución acuosa. El material líquido de reposición incluye un material portador dispuesto de material líquido de reposición que se disuelve dentro del material líquido dispuesto de material líquido de reposición. El material líquido de reposición del material líquido dispuesto del material líquido de reposición define el material líquido del material líquido de reposición. El material portador del líquido de reposición dispuesto, que se disuelve dentro del material líquido del material líquido de reposición dispuesto, define el material portador disuelto del material líquido de reposición. En respuesta al contacto de la membrana con el material líquido de reposición, al menos una fracción del material líquido de reposición se dispone dentro del gel de membrana. En algunas de estas realizaciones, por ejemplo, la concentración mínima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se suministra durante al menos uno de los períodos es mayor que la concentración máxima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se suministra durante al menos otro de los periodos. En algunas realizaciones, por ejemplo, la concentración mínima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se suministra durante al menos uno de los períodos, es mayor que la concentración máxima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se suministra durante al menos otro de los periodos en un múltiplo de entre 1,05 y 2,0. En algunas implementaciones, es deseable que se suministre un material líquido de reposición que incluya una solución acuosa, que esté más diluida en el material portador disuelto, durante al menos uno de los períodos para promover la disolución de cualquier material portador que pueda haber precipitado sobre la membrana 30 durante el proceso.In one example, in another aspect, a process is provided for effecting separation of at least one filtered gaseous operating material from a gaseous supply material being supplied to a gaseous supply material receiving space that is disposed in transfer communication. mass with a permeate receiving space, through a membrane. The gaseous supply material includes an operating material defining an operating material disposed of gaseous supply material. The membrane includes a gel. The process includes, while supplying the gaseous supply material to the gaseous supply material receiving space and effecting permeation of at least a separation fraction of the gaseous supply material operating material disposed from the gaseous supply material receiving space , through the membrane and into the permeate receiving space, wherein the permeation of at least a separation fraction of the working material from the disposed gaseous supply material to the permeate receiving space effects the production of the working material from the disposed gaseous permeate and wherein the permeation is effected in response to a differential in chemical potential of the working material, such as between the gaseous supply material receiving space and the permeate receiving space, wherein effecting the permeation of at least a separation fraction of the operating material of the gaseous supply material disposed to the space o permeate receptor includes at least one of silver ions and copper ions and that dissolves within a liquid material that is disposed within the membrane gel, to effect the association between the fraction carried by the carrier and the carrier material. The at least one fraction carried by the carrier of the working material from the disposed gaseous supply material is defined by at least one fraction of the at least one separation fraction of the working material from the disposed gaseous supply material. Whereas at least a fraction carried by the carrier of the operating material supply gaseous operating material (defined by at least one fraction of at least one separation fraction of the operating material supply gaseous operating material) is transported through the membrane and into the permeate receiving space and during at least a fraction of (or at least part of) the carrier, of at least a fraction carried by the carrier of the operative material of the gaseous supply material disposed through the membrane and into the permeate receiving space, the at least a fraction carried by the operative material carrier of the disposed gaseous supply material associates with the carrier material, periodically, contacting the membrane with a liquid makeup material including an aqueous solution. The liquid replenishment material includes a disposed carrier material of liquid replenishment material that dissolves within the disposed liquid material of liquid replenishment material. The replenishment liquid material of the disposed replenishment liquid material of the replenishment liquid material defines the liquid material of the replenishment liquid material. The disposed replenishment liquid carrier material, which dissolves within the disposed replenishment liquid material liquid material, defines the disposed replenishment liquid material carrier material. In response to contact of the membrane with the liquid replacement material, at least a fraction of the liquid replacement material is disposed within the membrane gel. In some of these embodiments, for example, the minimum concentration of dissolved carrier material within the liquid replenishment material that is delivered during at least one of the periods is greater than the maximum concentration of dissolved carrier material within the liquid replenishment material that is delivered. supplied during at least one other period. In some embodiments, for example, the minimum concentration of dissolved carrier material within the liquid replenishment material being delivered during at least one of the periods is greater than the maximum concentration of dissolved carrier material within the liquid replenishment material being delivered. during at least one other of the periods by a multiple of between 1.05 and 2.0. In some implementations, it is desirable that a liquid make-up material including an aqueous solution, which is more dilute in the dissolved carrier material, be supplied during at least one of the periods to promote dissolution of any carrier material that may have precipitated on. the membrane 30 during the process.
En otro ejemplo, se proporciona un proceso para efectuar la separación de al menos un material operativo del permeado gaseoso dispuesto de un material de suministro gaseoso que se está suministrando a un espacio receptor de material de suministro gaseoso que está dispuesto en comunicación de transferencia de masa con un espacio receptor de permeado, a través de una membrana. El material de suministro gaseoso que incluye un material operativo que define un material operativo dispuesto de material de suministro gaseoso. La membrana incluye un gel. El proceso incluye un conjunto repetitivo de pasos.In another example, a process is provided for effecting separation of at least one operative material from disposed gaseous permeate from a gaseous supply material being supplied to a gaseous supply material receiving space that is disposed in mass transfer communication. with a permeate receiving space, through a membrane. The gaseous supply material including an operative material defining an operative material disposed of gaseous supply material. The membrane includes a gel. The process includes an iterative set of steps.
El conjunto repetitivo de pasos incluye:The repetitive set of steps includes:
(a) suministrar el material de suministro gaseoso al espacio receptor de material de suministro gaseoso y, mientras se realiza el suministro del material de suministro gaseoso al espacio receptor de material de suministro gaseoso, efectuar la permeación de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto desde el espacio receptor de material de suministro gaseoso, a través de la membrana y hacia el espacio receptor de permeado, en donde la permeación de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto al espacio receptor de permeado efectúa la producción del permeado del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto y en donde la permeación se efectúa en respuesta a un diferencial de potencial químico (por ejemplo, definido por presión parcial) del material operativo, entre el espacio receptor del material de suministro gaseoso y el espacio receptor del permeado, en donde la realización de la permeación de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto al espacio receptor del permeado incluye el contacto o la interacción entre al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto y un material portador que incluye al menos uno de iones de plata y iones de cobre que se disuelven dentro de un material líquido que se dispone dentro del gel de membrana, para efectuar la asociación entre la fracción transportada por el portador y el material del portador. La al menos una fracción transportada por un portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto se define por al menos una fracción de al menos una separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto. Mientras que al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto (como se define por al menos una fracción de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto) se transporta a través de la membrana y hacia el espacio receptor de permeado y durante al menos una fracción de (o, al menos, una parte de) la transportación de al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto a través de la membrana y hacia el receptor de permeado en el espacio, la al menos una fracción transportada por el portador del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto está asociada con el material portador;(a) supplying the gaseous supply material to the gaseous supply material receiving space and, while supplying the gaseous supply material to the gaseous supply material receiving space, effecting the permeation of at least a separation fraction of the material gaseous supply material disposed from the gaseous supply material receiving space, through the membrane and into the permeate receiving space, wherein the permeation of at least a fraction separating the operating material from the gaseous supply material disposed into the permeate receiving space effects the production of permeate from the working material from the disposed gaseous supply material and wherein the permeation is effected in response to a chemical potential differential (e.g. defined by partial pressure) of the working material, between the space receiver of the gaseous supply material and the receiving space of the permea do, wherein carrying out the permeation of at least a fraction of separation of the operative material from the gaseous supply material disposed to the receiving space of the permeate includes the contact or interaction between at least a fraction carried by the carrier of the operative material of the material disposed gaseous supply and a carrier material including at least one of silver ions and copper ions that dissolve within a liquid material disposed within the membrane gel, to effect association between the fraction carried by the carrier and the carrier material. The at least one fraction carried by a carrier of the working material from the disposed gaseous supply material is defined by at least one fraction of at least one separation of the working material from the disposed gaseous supply material. Whereas at least a fraction carried by the carrier of the disposed gaseous supply material operative material (as defined by at least a fraction of at least one separation fraction of the disposed gaseous supply material operative material) is transported through the membrane and into the permeate receiving space and during at least a fraction of (or at least a portion of) the transport of at least a fraction carried by the carrier of the operative material of the gaseous supply material disposed through the membrane. membrane and towards the permeate receiver in space, the at least a fraction transported by the carrier of the operative material of the disposed gaseous supply material is associated with the carrier material;
(b) suspender el suministro del material de suministro gaseoso al espacio receptor del material de suministro gaseoso; (b) suspending the supply of the gaseous supply material to the gaseous supply material receiving space;
(c) después de que se haya efectuado la suspensión del suministro del material de suministro gaseoso, poner en contacto la membrana con un material líquido de reposición que incluye una solución acuosa, en donde el material líquido de reposición incluye un material portador de líquido de reposición que se disuelve dentro del líquido de reposición del material líquido dispuesto, el material líquido de reposición del material líquido dispuesto del material líquido de reposición que define el material líquido del material líquido de reposición y el material líquido de reposición material portador dispuesto que se disuelve dentro del material líquido de reposición del material líquido dispuesto define el material portador disuelto del material líquido de reposición, de modo que, en respuesta al contacto de la membrana con el material líquido de reposición, al menos una fracción del material líquido de reposición se dispone dentro del gel de membrana; y (c) after discontinuation of the gaseous supply material has been effected, contacting the membrane with a liquid make-up material including an aqueous solution, wherein the liquid make-up material includes a liquid carrier material of replenishment that dissolves within the disposed liquid material replenishment liquid, the disposed liquid material replenishment liquid material of the replenishment liquid material which defines the liquid material of the liquid replenishment material and the liquid replenishment material disposed carrier material that dissolves within the liquid replenishment material of the disposed liquid material defines the dissolved carrier material of the liquid replenishment material, such that, in response to contact of the membrane with the liquid replacement material, at least a fraction of the liquid replacement material is disposed within the membrane gel; Y
(d) suspender la puesta en contacto de la membrana con un material líquido de reposición que incluye una solución acuosa.(d) suspending the contacting of the membrane with a liquid replacement material including an aqueous solution.
En algunos de estos ejemplos, el conjunto repetido de pasos se completa al menos dos veces, de modo que se definen al menos dos conjuntos de pasos completados. La concentración mínima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se suministra durante al menos uno de los al menos dos conjuntos de pasos completados es mayor que la concentración máxima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se suministra durante al menos otro de los al menos dos conjuntos de pasos completados.In some of these examples, the repeated set of steps is completed at least twice, so that at least two sets of completed steps are defined. The minimum concentration of dissolved carrier material within the liquid make-up material that is delivered during at least one of the at least two sets of completed steps is greater than the maximum concentration of dissolved carrier material within the liquid make-up material that is delivered during at least one of the at least two sets of steps completed. least one other of the at least two sets of steps completed.
En algunas realizaciones, por ejemplo, la concentración mínima de material portador disuelto dentro del material líquido de reposición que se suministra durante al menos uno de al menos uno de los al menos dos conjuntos de pasos completados es mayor que la concentración máxima de material portador disuelto dentro del suministro del material líquido de reposición durante al menos otro de los al menos dos conjuntos de pasos completados por un múltiplo de entre 1,05 y 2,0. En algunas implementaciones, es deseable que se suministre un material líquido de reposición que incluya una solución acuosa, que esté más diluida en el material portador disuelto, durante al menos uno de los conjuntos de pasos completados para promover la disolución de cualquier material portador que pueda haberse precipitado sobre la membrana 30 durante el proceso.In some embodiments, for example, the minimum concentration of dissolved carrier material within the liquid make-up material that is delivered during at least one of at least one of the at least two sets of steps completed is greater than the maximum concentration of dissolved carrier material. within the supply of the liquid make-up material during at least one other of the at least two sets of steps completed by a multiple of between 1.05 and 2.0. In some implementations, it is desirable that a liquid make-up material including an aqueous solution, which is more diluted in the dissolved carrier material, be supplied during at least one of the completed set of steps to promote dissolution of any carrier material that may be present. have precipitated on the membrane 30 during the process.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el contacto de la membrana 30 con el material líquido de reposición se efectúa durante un intervalo de tiempo de entre 1 segundo y 100 minutos. En algunas realizaciones, por ejemplo, el contacto de la membrana 30 con el material líquido de reposición se efectúa durante un intervalo de tiempo de entre 10 segundos y 30 minutos. En algunas realizaciones, por ejemplo, el contacto de la membrana 30 con el material líquido de reposición se efectúa durante un intervalo de tiempo de entre 15 segundos y 20 minutos.In some embodiments, for example, contact of the membrane 30 with the liquid makeup material is for a time interval of between 1 second and 100 minutes. In some embodiments, for example, contact of the membrane 30 with the liquid make-up material is for a time interval between 10 seconds and 30 minutes. In some embodiments, for example, the contact of the membrane 30 with the liquid makeup material is for a time interval between 15 seconds and 20 minutes.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el contacto de la membrana 30 con el material líquido de reposición se realiza dentro del espacio receptor de material de suministro gaseoso 10. En algunas realizaciones, por ejemplo, el contacto de la membrana con el material líquido de reposición se realiza dentro del espacio receptor de permeado 20. En algunas realizaciones, por ejemplo, el contacto de la membrana con el material líquido de reposición se efectúa dentro del espacio receptor de material de suministro gaseoso 10 y el espacio receptor de permeado 20. En algunas de estas realizaciones, por ejemplo, el contacto se efectúa mediante una inmersión estacionaria o estancada por el material líquido de reposición. In some embodiments, for example, the contact of the membrane 30 with the liquid replenishment material is within the gaseous supply material receiving space 10. In some embodiments, for example, the contact of the membrane with the liquid replenishment material is made within permeate receiving space 20. In some embodiments, for example, membrane contact with liquid make-up material is made within gaseous feedstock receiving space 10 and permeate receiving space 20. In some In these embodiments, for example, contact is effected by stationary or stagnant immersion in the liquid make-up material.
En algunas realizaciones, por ejemplo, mientras se está efectuando el contacto de la membrana 30 con el material líquido de reposición, se está efectuando el suministro del material líquido de reposición, para efectuar el contacto con la membrana. En algunas realizaciones, por ejemplo, el suministro del material líquido de reposición se efectúa al espacio receptor de material de suministro gaseoso 10. En algunas realizaciones, por ejemplo, el suministro del material líquido de reposición se realiza al espacio receptor de permeado 20. En algunas realizaciones, por ejemplo, el suministro del material líquido de reposición se realiza tanto en el espacio receptor de material de suministro gaseoso 10 como en el espacio receptor de permeado 20.In some embodiments, for example, while contacting the membrane 30 with the liquid replenishment material is being effected, delivery of the liquid replenishment material is being effected to effect contact with the membrane. In some embodiments, for example, the supply of liquid make-up material is to gaseous supply material receiving space 10. In some embodiments, for example, the supply of liquid make-up material is to permeate receiving space 20. In In some embodiments, for example, the supply of the liquid make-up material is performed in both the gaseous supply material receiving space 10 and the permeate receiving space 20.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el proceso se efectúa dentro de un módulo de membrana 40 y el espacio receptor de material de suministro gaseoso 10 y el espacio receptor de permeado 20 están definidos por los respectivos compartimentos 12, 22. En algunas de estas realizaciones, el suministro del material líquido de reposición a uno o a ambos compartimentos receptores de material de suministro gaseoso 12 y al compartimiento receptor de permeado 22 se efectúa haciendo fluir el material líquido de reposición en dirección ascendente. Esto produce un contacto mejorado entre el material líquido de reposición suministrado y la membrana 30.In some embodiments, for example, the process is carried out within a membrane module 40 and the gaseous feedstock receiving space 10 and the permeate receiving space 20 are defined by respective compartments 12, 22. In some of these embodiments , the supply of the liquid make-up material to one or both of the gaseous supply material receiving compartments 12 and the permeate receiving compartment 22 is effected by flowing the liquid make-up material in an upward direction. This results in improved contact between the supplied liquid replenishment material and the membrane 30.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el material líquido de reposición se suministra a uno de los espacios receptores de material de suministro gaseoso 10 y el espacio receptor de permeado 20 de modo que la transportación se efectúe a través de la membrana 30 desde el espacio receptor de material de suministro gaseoso 10 y el espacio receptor de permeado 20, al otro del espacio receptor de material de suministro gaseoso 10 y el espacio receptor de permeado 20 y en donde la presión dentro del otro del espacio receptor de material de suministro gaseoso y el espacio receptor de permeado está por debajo de la presión atmosférica. Efectuando la transportación del material líquido de reposición a través de la membrana y hacia un espacio dispuesto por debajo de la presión atmosférica, se mitiga la condensación del material líquido. Tal condensación ejerce una contrapresión sobre la membrana, interfiriendo con la transportación (o permeación) de la fracción de separación del material operativo gaseoso dispuesto del suministro del espacio receptor del material gaseoso del suministro al espacio receptor del permeado.In some embodiments, for example, liquid make-up material is supplied to one of the gaseous supply material receiving spaces 10 and the permeate receiving space 20 such that transportation is effected through the membrane 30 from the receiving space. of the gaseous supply material 10 and the permeate receiving space 20, to the other of the gaseous supply material receiving space 10 and the permeate receiving space 20 and wherein the pressure within the other of the gaseous supply material receiving space and the permeate receiving space is below atmospheric pressure. By transporting the liquid makeup material through the membrane and into a space below atmospheric pressure, condensation of the liquid material is mitigated. Such condensation exerts a back pressure on the membrane, interfering with the transportation (or permeation) of the separation fraction of the disposed gaseous working material from the supply to the receiving space of the gaseous material from the supply to the receiving space of the permeate.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el material líquido de reposición incluye una solución acuosa que incluye una concentración molar de iones de plata de al menos 1,0. En algunas realizaciones, por ejemplo, el material líquido de reposición incluye una solución acuosa que incluye una concentración molar de iones de plata de entre 2,0 y 10,0. En algunas realizaciones, por ejemplo, el material líquido de reposición incluye una solución acuosa que incluye una concentración molar de iones de plata de entre 5,0 y 8,0. En algunas de estas realizaciones, por ejemplo, la membrana incluye quitosano.In some embodiments, for example, the liquid replenishment material includes an aqueous solution that includes a molar concentration of silver ions of at least 1.0. In some embodiments, for example, the liquid replenishment material includes an aqueous solution that includes a molar concentration of silver ions between 2.0 and 10.0. In some embodiments, for example, the liquid replenishment material includes an aqueous solution that includes a molar concentration of silver ions between 5.0 and 8.0. In some of these embodiments, for example, the membrane includes chitosan.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el material líquido es agua o incluye agua. A este respecto, en algunas realizaciones, por ejemplo, el material portador se disuelve en agua de manera que se proporciona una solución acuosa que incluye el material portador disuelto.In some embodiments, for example, the liquid material is water or includes water. In this regard, in some embodiments, for example, the carrier material is dissolved in water so as to provide an aqueous solution including the dissolved carrier material.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el material líquido de reposición incluye entre un 10 y un 90% en peso de agua, basado en el peso total del material líquido de reposición. En algunas realizaciones, por ejemplo, el material líquido de reposición incluye entre un 25 y un 75% en peso de agua, basado en el peso total del material líquido de reposición. En algunas realizaciones, por ejemplo, el material líquido de reposición incluye entre un 30 y un 50% en peso de agua, basado en el peso total del material líquido de reposición.In some embodiments, for example, the liquid replenishment material includes between 10 and 90% by weight of water, based on the total weight of the liquid replenishment material. In some embodiments, for example, the liquid replenishment material includes between 25 and 75% by weight of water, based on the total weight of the liquid replenishment material. In some embodiments, for example, the liquid replenishment material includes between 30 and 50% by weight of water, based on the total weight of the liquid replenishment material.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el material líquido del material líquido de reposición también puede incluir otros aditivos, como codisolventes y material higroscópico.In some embodiments, for example, the liquid material of the liquid replenishment material may also include other additives, such as co-solvents and hygroscopic material.
En algunas realizaciones, por ejemplo, la transportación de la fracción de separación se realiza mientras la temperatura dentro de cada uno de los espacios receptores de suministro gaseoso y el espacio receptor de permeado está entre 5 grados Celsius y 70 grados Celsius. En algunas realizaciones, por ejemplo, la transportación de la fracción de separación se realiza mientras la temperatura dentro de cada uno de los espacios receptores de suministro gaseoso y el espacio receptor de permeado está entre 10 grados Celsius y 60 grados Celsius. En algunas realizaciones, por ejemplo, la transportación de la fracción de separación se realiza mientras la temperatura dentro de cada uno de los espacios receptores de suministro gaseoso y el espacio receptor de permeado está entre 15 grados Celsius y 50 grados Celsius. In some embodiments, for example, the separation fraction transportation is performed while the temperature within each of the gaseous supply receiving spaces and the permeate receiving space is between 5 degrees Celsius and 70 degrees Celsius. In some embodiments, for example, the separation fraction transportation is performed while the temperature within each of the gaseous supply receiving spaces and the permeate receiving space is between 10 degrees Celsius and 60 degrees Celsius. In some embodiments, for example, the separation fraction transportation is performed while the temperature within each of the gaseous supply receiving spaces and the permeate receiving space is between 15 degrees Celsius and 50 degrees Celsius.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el material de suministro gaseoso tiene una humedad relativa de entre 0 y 100%. En algunas realizaciones, por ejemplo, el material de suministro gaseoso tiene una humedad relativa de entre 70 y 99%. En algunas realizaciones, por ejemplo, el material de suministro gaseoso tiene una humedad relativa de entre 95 y 99%. In some embodiments, for example, the gaseous supply material has a relative humidity of between 0 and 100%. In some embodiments, for example, the gaseous feedstock has a relative humidity of between 70 and 99%. In some embodiments, for example, the gaseous feedstock has a relative humidity of between 95 and 99%.
Según la invención, el material operativo incluye al menos un compuesto operativo que incluye una olefina. En algunas de estas realizaciones, por ejemplo, el material operativo del material derivado incluye al menos un compuesto de material operativo del material derivado. Para cada uno de los al menos un compuesto de material operativo del material derivado, al menos un fragmento del compuesto de material operativo del material derivado se deriva del material operativo. Cada uno de los al menos un compuesto de material operativo del material derivado incluye al menos un fragmento de uno o más compuestos operativos.According to the invention, the operating material includes at least one operating compound that includes an olefin. In some of these embodiments, for example, the derivative material operating material includes at least one derivative material operating material compound. For each of the at least one working material compound of the derived material, at least one fragment of the working material compound of the derived material is derived from the working material. Each of the at least one operative material compound of the derivative material includes at least a fragment of one or more operative compounds.
Según la invención, el compuesto operativo es una olefina y las olefinas adecuadas incluyen etileno, propileno, 1-buteno y 2-buteno. La Figura 2 es ilustrativa de la asociación efectuada en respuesta al contacto de una olefina (etileno) y un material portador (ión de plata).According to the invention, the operative compound is an olefin and suitable olefins include ethylene, propylene, 1-butene and 2-butene. Figure 2 is illustrative of the association effected in response to contact of an olefin (ethylene) and a carrier material (silver ion).
En algunas realizaciones de la invención, el material operativo se define por al menos un compuesto operativo y el al menos un compuesto operativo es una olefina. En algunas realizaciones, por ejemplo, cada uno de los al menos un compuesto operativo es una olefina.In some embodiments of the invention, the operative material is defined by at least one operative compound and the at least one operative compound is an olefin. In some embodiments, for example, each of the at least one operative compound is an olefin.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el material operativo se define por al menos un compuesto operativo y cada uno de los al menos un compuesto operativo es una olefina. En algunas realizaciones, por ejemplo, el material operativo se define por al menos un compuesto operativo y el al menos un compuesto operativo es un único compuesto operativo y el único compuesto operativo es una olefina.In some embodiments, for example, the operative material is defined by at least one operative compound and each of the at least one operative compound is an olefin. In some embodiments, for example, the operative material is defined by at least one operative compound and the at least one operative compound is a single operative compound and the only operative compound is an olefin.
En algunas realizaciones, por ejemplo, una olefina adecuada es una olefina que tiene un número total de átomos de carbono de entre dos (2) y ocho (8).In some embodiments, for example, a suitable olefin is an olefin having a total number of carbon atoms between two (2) and eight (8).
En algunas realizaciones, por ejemplo, una o más de las olefinas es una alfa olefina. De acuerdo con la invención, el material portador incluye al menos uno de iones de plata e iones de cobre. En algunas realizaciones, por ejemplo, el material portador incluye iones de plata. A este respecto, en algunas realizaciones, por ejemplo, el material líquido incluye nitrato de plata disuelto y el material portador incluye el ion de plata del nitrato de plata. En algunas de estas realizaciones, por ejemplo, el nitrato de plata se disuelve en el material líquido de manera que se proporciona una solución acuosa, que se incluye dentro del gel de membrana, que incluye nitrato de plata disuelto. De acuerdo con la invención, la membrana incluye material polimérico, en donde el material polimérico es quitosano y en donde el material portador forma complejos con el material polimérico o se quela con él.In some embodiments, for example, one or more of the olefins is an alpha olefin. According to the invention, the carrier material includes at least one of silver ions and copper ions. In some embodiments, for example, the carrier material includes silver ions. In this regard, in some embodiments, for example, the liquid material includes dissolved silver nitrate and the carrier material includes the silver ion of silver nitrate. In some of these embodiments, for example, silver nitrate is dissolved in the liquid material so as to provide an aqueous solution, which is included within the membrane gel, which includes dissolved silver nitrate. According to the invention, the membrane includes polymeric material, wherein the polymeric material is chitosan and wherein the carrier material complexes with or chelates the polymeric material.
De acuerdo con la invención, el material polimérico incluye al menos un compuesto polimérico, siendo el al menos un compuesto polimérico quitosano. En algunas realizaciones, por ejemplo, cada uno de los al menos un compuesto polimérico es hidrofílico. En algunas realizaciones, por ejemplo, cada uno de los al menos un compuesto polimérico tiene un peso molecular medio numérico de entre 20.000 y 1.000.000.According to the invention, the polymeric material includes at least one polymeric compound, the at least one polymeric compound being chitosan. In some embodiments, for example, each of the at least one polymeric compound is hydrophilic. In some embodiments, for example, each of the at least one polymeric compound has a number average molecular weight of between 20,000 and 1,000,000.
Los ejemplos específicos de membranas de polisacáridos incluyen aquellas compuestas de sales de quitosano y sus derivados (incluyendo sales de quitosano) tales como quitosano N-acetilado, quitosano fosfato y quitosano carbometoxilado. De estos, membranas compuestas de ácido algínico y sus sales y derivados del mismo, quitosano y sus sales y derivados de los mismos, celulosa y derivados de la misma (excepto los derivados de mono-, di- y triacetato de los mismos, que no están destinados a ser incluidos en la presente invención) se prefieren en vista de la formación de su película, resistencia mecánica y funciones de la película.Specific examples of polysaccharide membranes include those composed of salts of chitosan and its derivatives (including chitosan salts) such as N-acetylated chitosan, chitosan phosphate, and chitosan carbomethoxylated. Of these, membranes composed of alginic acid and its salts and derivatives thereof, chitosan and its salts and derivatives thereof, cellulose and derivatives thereof (except mono-, di- and triacetate derivatives thereof, which are not are intended to be included in the present invention) are preferred in view of their film formation, mechanical strength and film functions.
En algunos ejemplos, la membrana 30 incluye uno o más polisacáridos y también incluye uno o más compuestos poliméricos. A este respecto, en algunas realizaciones, por ejemplo, las membranas se componen de mezclas de una cantidad mayoritaria (por ejemplo, al menos 60% en peso) de uno o más polisacáridos y cantidades menores (por ejemplo, hasta 40% en peso) de uno o más de otros compuestos poliméricos compatibles, tales como, por ejemplo, alcohol polivinílico (PVA), o polisacáridos neutros tales como almidón y pululano. En algunas realizaciones, por ejemplo, la membrana se compone de polisacáridos ionizados injertados obtenidos por injerto de un monómero vinílico hidrofílico tal como ácido acrílico.In some examples, membrane 30 includes one or more polysaccharides and also includes one or more polymeric compounds. In this regard, in some embodiments, for example, the membranes are composed of mixtures of a major amount (eg, at least 60% by weight) of one or more polysaccharides and minor amounts (eg, up to 40% by weight) of one or more other compatible polymeric compounds, such as, for example, polyvinyl alcohol (PVA), or neutral polysaccharides such as starch and pullulan. In some embodiments, for example, the membrane is composed of grafted ionized polysaccharides obtained by grafting a hydrophilic vinyl monomer such as acrylic acid.
En algunas realizaciones, por ejemplo, la fabricación de la membrana 30 incluye moldear una solución de material polimérico (como uno o más polisacáridos) como una película. En algunas realizaciones, por ejemplo, la solución incluye menos del cinco (5) por ciento en peso de agua, basado en el peso total de la solución. En algunas realizaciones, por ejemplo, la solución incluye menos de dos (2) por ciento en peso de agua, basado en el peso total de la solución. En algunas realizaciones, por ejemplo, la solución es una solución acuosa ácida. En algunas realizaciones, el ácido es un ácido orgánico tal como un ácido orgánico que tiene un número total de carbonos de entre uno (1) y cuatro (4). En algunas realizaciones, por ejemplo, el ácido incluye ácido acético. En algunas realizaciones, por ejemplo, la solución resultante se puede moldear como una película sobre una placa plana para efectuar la producción de una membrana intermedia. Las superficies de fundición adecuadas incluyen vidrio o Teflón™ o similares (por ejemplo, un sustrato liso al que la película de polímero tendrá una baja adherencia). La solución luego se seca para formar una película. En otras realizaciones, por ejemplo, la solución resultante se puede moldear como una película sobre un material de sustrato para efectuar la producción de una membrana intermedia soportada sobre un material de sustrato. El material de sustrato adecuado puede ser una película o un soporte no tejido y también puede ser un sustrato de fibra hueca.In some embodiments, for example, manufacturing the membrane 30 includes casting a solution of polymeric material (such as one or more polysaccharides) as a film. In some embodiments, for example, the solution includes less than five (5) percent by weight of water, based on the total weight of the solution. In some embodiments, for example, the solution includes less than two (2) weight percent water, based on the total weight of the solution. In some embodiments, for example, the solution is an acidic aqueous solution. In some embodiments, the acid is an organic acid such as an organic acid having a total carbon number of between one (1) and four (4). In some embodiments, for example, the acid includes acetic acid. In some embodiments, for example, the resulting solution can be cast as a film on a flat plate to effect the production of an intermediate membrane. Suitable casting surfaces include glass or Teflon™ or the like (eg, a smooth substrate to which the polymer film will have low adhesion). The solution is then dried to form a film. In other embodiments, for example, the resulting solution can be cast as a film on a substrate material to effect the production of an intermediate membrane supported on a substrate material. Suitable substrate material may be a film or non-woven backing and may also be a hollow fiber substrate.
Según la invención, la membrana 30 incluye quitosano.According to the invention, the membrane 30 includes chitosan.
La quitina se puede desacetilar mediante tratamiento con álcali caliente para efectuar la producción de quitosano. A continuación, el polisacárido se puede tratar con una base para generar el derivado protonado (NH3+) o la forma amino no protonada (NH2 ).Chitin can be deacetylated by hot alkali treatment to effect chitosan production. The polysaccharide can then be treated with a base to generate the protonated derivative (NH3+) or the unprotonated amino form (NH2).
El quitosano es un término genérico para los productos de desacetilación de la quitina obtenidos por tratamiento con álcalis concentrados. Se obtiene calentando quitina, el componente principal de las conchas de crustáceos como langostas y cangrejos, a una temperatura de al menos 60 grados C, junto con una solución alcalina que tenga una concentración de álcali de 30 a 50% en peso (como una solución acuosa de hidróxido de sodio) y, por lo tanto, desacetilar la quitina. Químicamente, el quitosano es un polisacárido lineal compuesto de D-glucosamina ligada a p-(1-4) distribuida aleatoriamente (unidad desacetilada) y N-acetil-D-glucosamina (unidad acetilada). El quitosano se disuelve fácilmente en una solución acuosa diluida de un ácido, como el ácido acético y el ácido clorhídrico, con la formación de una sal, pero cuando se pone en contacto nuevamente con una solución alcalina acuosa, nuevamente se coagula y precipita. En algunas realizaciones, por ejemplo, el quitosano tiene un grado de desacetilación de al menos el 50% y en algunas de estas realizaciones, por ejemplo, el quitosano tiene un grado de desacetilación de al menos el 75 %.Chitosan is a generic term for chitin deacetylation products obtained by treatment with concentrated alkalis. It is obtained by heating chitin, the main component of the shells of crustaceans such as lobsters and crabs, to a temperature of at least 60 degrees C, together with an alkaline solution having an alkali concentration of 30 to 50% by weight (as a solution). aqueous sodium hydroxide) and thus deacetylate chitin. Chemically, chitosan is a linear polysaccharide composed of randomly distributed p-(1-4) linked D-glucosamine (deacetylated unit) and N-acetyl-D-glucosamine (acetylated unit). Chitosan dissolves easily in a dilute aqueous solution of an acid, such as acetic acid and hydrochloric acid, with the formation of a salt, but when it comes into contact with an aqueous alkaline solution again, it again coagulates and precipitates. In some embodiments, for example, chitosan has a degree of deacetylation of at least 50%, and in some of these embodiments, for example, chitosan has a degree of deacetylation of at least 75%.
Se puede obtener una membrana intermedia de quitosano disolviendo el quitosano en una solución ácida acuosa diluida, vertiendo la solución como una película sobre una placa plana para formar una fracción homogénea de quitosano, o sobre un material de sustrato (como un sustrato de fibra hueca) para formar un membrana compuesta. A continuación, la película moldeada puede ponerse en contacto con una solución alcalina acuosa para neutralizar la acidez y hacerla menos soluble o sustancialmente insoluble en agua, o puede secarse al aire y luego ponerse en contacto con la solución alcalina acuosa. A chitosan intermediate membrane can be obtained by dissolving chitosan in a dilute aqueous acidic solution, pouring the solution as a film onto a flat plate to form a homogeneous fraction of chitosan, or onto a substrate material (such as a hollow fiber substrate). to form a composite membrane. The cast film may then be contacted with an aqueous alkaline solution to neutralize the acidity and render it less soluble or substantially insoluble in water, or it may be air dried and then contacted with the aqueous alkaline solution.
Para preparar la membrana de polisacárido de tipo quitosano, los grupos amino de la membrana compuesta intermedia se neutralizan al menos parcialmente con uno o más ácidos para formar una sal de amonio. Los ejemplos de ácidos adecuados que se pueden utilizar para la neutralización incluyen ácidos inorgánicos tales como ácido clorhídrico, ácido bromhídrico, ácido sulfúrico y ácido fosfórico; y ácidos orgánicos tales como ácido acético, ácido metanosulfónico, ácido fórmico, ácido propiónico, ácido oxálico, ácido malónico, ácido succínico, ácido fórmico, ácido maleico, ácido glutárico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido trimésico, ácido trimelítico ácido, ácido cítrico, ácido aconítico, ácido sulfobenzoico, ácido piromelítico y ácido etilendiaminotetraacético.To prepare the chitosan-type polysaccharide membrane, the amino groups of the intermediate composite membrane are at least partially neutralized with one or more acids to form an ammonium salt. Examples of suitable acids that can be used for neutralization include inorganic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, and phosphoric acid; and organic acids such as acetic acid, methanesulfonic acid, formic acid, propionic acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, formic acid, maleic acid, glutaric acid, phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, trimesic acid, trimellitic acid , citric acid, aconitic acid, sulfobenzoic acid, pyromellitic acid, and ethylenediaminetetraacetic acid.
La protonación de la membrana intermedia de tipo polisacárido de quitosana usando estos ácidos puede efectuarse, por ejemplo, mediante un método que comprende sumergir la membrana intermedia de tipo polisacárido de quitosana en una solución que contiene el ácido para ionizar los grupos amino en la membrana; o por un método que comprende someter la membrana de polisacárido de tipo quitosano a pervaporación con un líquido mixto que contiene el ácido para convertir los grupos amino en la membrana de polisacárido de tipo quitosano sucesivamente en iones de amonio.Protonation of the chitosan polysaccharide-type intermediate membrane using these acids can be effected, for example, by a method comprising immersing the chitosan polysaccharide-type intermediate membrane in a solution containing the acid to ionize amino groups on the membrane; or by a method comprising subjecting the chitosan-type polysaccharide membrane to pervaporation with a mixed liquid containing the acid to convert amino groups in the chitosan-type polysaccharide membrane successively into ammonium ions.
En algunas realizaciones, por ejemplo, la membrana intermedia tiene un grosor de 0,5 a 20 micras, como de tres (3) a diez (10) micras, o de cinco (5) a ocho (8) micras. En algunas realizaciones, por ejemplo, el material del sustrato tiene un grosor de 30 a 200 mieras, como de 50 a 150 mieras, o de 80 a 110 mieras.In some embodiments, for example, the intermediate membrane is 0.5 to 20 microns thick, such as three (3) to ten (10) microns, or five (5) to eight (8) microns. In some embodiments, for example, the substrate material has a thickness from 30 to 200 microns, like 50 to 150 microns, or 80 to 110 microns.
Luego, la membrana intermedia se pone en contacto con una sal de un catión metálico (como un ion de plata o un ion de cobre). En algunas realizaciones, por ejemplo, el contacto incluye sumergir la membrana intermedia en una solución acuosa que incluye una sal de un catión metálico (como una solución acuosa de nitrato de plata de 5 a 8 M). El contacto efectúa la disposición de los cationes metálicos en (a través de la quelación) ya través de la matriz de la membrana y dentro de sus poros y produce la formación de un gel.The intervening membrane is then brought into contact with a salt of a metal cation (such as a silver ion or copper ion). In some embodiments, for example, contacting includes immersing the intermediate membrane in an aqueous solution that includes a salt of a metal cation (such as a 5 to 8 M aqueous solution of silver nitrate). The contact effects the arrangement of the metal cations in (via chelation) and through the membrane matrix and within its pores and results in the formation of a gel.
La membrana 30 puede incorporarse en cualquiera de varias configuraciones, que incluyen lámina plana, placa y marco, bobinado en espiral, tubular o fibra hueca.Membrane 30 can be incorporated in any of several configurations, including flat sheet, plate and frame, spiral wound, tubular, or hollow fiber.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el material de suministro gaseoso incluye además material de permeación más lenta. El material de permeación más lenta incluye al menos un compuesto de permeación más lenta. Un compuesto de permeación más lenta es un compuesto que se caracteriza por una menor permeabilidad a través de la membrana 30 que la de cada uno de los al menos un compuesto operativo. Tal menor permeabilidad puede derivarse de su relativamente menor difusividad en la membrana, su relativamente menor solubilidad en la membrana, o ambas.In some embodiments, for example, the gaseous feedstock further includes slower permeating material. The slower permeating material includes at least one slower permeating compound. A slower permeating compound is a compound that is characterized by a lower permeability across the membrane than that of each of the at least one operative compound. Such lower permeability may result from its relatively lower membrane diffusivity, its relatively lower membrane solubility, or both.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el compuesto de permeación más lenta no tiene sustancialmente permeabilidad a través de la membrana 30.In some embodiments, for example, the slower permeating compound has substantially no permeability through membrane 30.
En algunas realizaciones, por ejemplo, la transferencia (o “permeación”) de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto se efectúa mientras al menos un compuesto de permeación más lenta se transfiere (o permea) desde el material de suministro gaseoso que recibe el espacio 10, a través de la membrana 30 y dentro del permeado que recibe el espacio 20. Para cada uno de al menos un compuesto operativo de al menos una fracción de separación del material operativo del material de suministro gaseoso dispuesto se proporciona un agente operativo con relación operativa asociada al compuesto definida por la relación entre la tasa molar de permeación del compuesto operativo y la fracción molar del compuesto operativo dentro del espacio receptor del material de suministro gaseoso, de modo que se definen una pluralidad de relaciones operativas asociadas al compuesto operativo y al menos una de la pluralidad de relaciones operativas asociadas al compuesto operativo es una relación operativa asociada al compuesto operativo mínima. Para cada uno de los al menos un compuesto de permeación más lenta que se transfiere (o permea), la relación entre la velocidad molar de permeación del compuesto de permeación más lenta y la fracción molar del compuesto de permeación más lenta dentro del espacio receptor del material de suministro gaseoso es menor que la relación operativa mínima asociada al compuesto operativo, tal que, para cada uno de los al menos un compuesto operativo, la concentración molar del compuesto operativo dentro de un permeado gaseoso, que se transfiere (o permea) desde el espacio receptor de suministro gaseoso, a través de la membrana y en el espacio receptor de permeado, es mayor que la concentración molar del compuesto operativo dentro del material de suministro gaseoso. En algunas realizaciones, por ejemplo, mientras se realiza la transferencia, el permeado gaseoso se descarga del espacio receptor de permeado como producto del permeado gaseoso.In some embodiments, for example, the transfer (or "permeation") of at least a separation fraction of the working material from the disposed gaseous supply material is effected while at least one slower permeating compound is transferred (or permeated) from the disposed gaseous feedstock. gaseous supply material receiving space 10, through membrane 30 and into permeate receiving space 20. For each of at least one operating compound of at least one fraction of separation of the operating material from the gaseous supply material arranged, an operating agent is provided with an operating ratio associated with the compound defined by the ratio of the molar rate of permeation of the operating compound to the molar fraction of the operating compound within the receiving space of the gaseous supply material, so that a plurality of operative relationships associated with the operative compound and at least one of the plurality of associated operative relationships s to operative compound is an operative ratio associated with the minimum operative compound. For each of the at least one slower permeating compound that is transferred (or permeates), the ratio of the molar rate of permeation of the slower permeating compound to the molar fraction of the slower permeating compound within the receiving space of the gaseous feedstock is less than the minimum operating ratio associated with the operating compound, such that, for each of the at least one operating compound, the molar concentration of the operating compound within a gaseous permeate, which is transferred (or permeates) from the gaseous supply receiving space, through the membrane and into the permeate receiving space, is greater than the molar concentration of the working compound within the gaseous supply material. In some embodiments, for example, while the transfer is taking place, gaseous permeate is discharged from the permeate receiving space as product gaseous permeate.
En algunas realizaciones, por ejemplo, cada uno de los al menos un compuesto de permeación más lenta es una parafina. In some embodiments, for example, each of the at least one slower permeating compound is a paraffin.
En algunas realizaciones, por ejemplo, el al menos un compuesto de permeación más lenta es un compuesto único de permeación más lenta y el compuesto único de permeación más lenta es una parafina.In some embodiments, for example, the at least one slower permeating compound is a single slower permeating compound and the single slower permeating compound is a paraffin.
En algunas realizaciones, por ejemplo, una parafina adecuada es una parafina que tiene un número total de átomos de carbono de entre uno (1) y diez (10).In some embodiments, for example, a suitable paraffin is a paraffin having a total number of carbon atoms between one (1) and ten (10).
En la descripción anterior, con fines explicativos, se exponen numerosos detalles para proporcionar una comprensión completa de la presente descripción. Sin embargo, será evidente para un experto en la técnica que estos detalles específicos no son necesarios para poner en práctica la presente descripción. Aunque se describen ciertas dimensiones y materiales para implementar las realizaciones de ejemplo descritas, se pueden usar otras dimensiones y/o materiales adecuados dentro del alcance de esta descripción. In the foregoing description, for purposes of explanation, numerous details are set forth to provide a complete understanding of the present description. However, it will be apparent to one skilled in the art that these specific details are not necessary to put the present disclosure into practice. Although certain dimensions and materials are described for implementing the described example embodiments, other suitable dimensions and/or materials may be used within the scope of this description.
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